CN108716491B - 一种具有o型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀 - Google Patents
一种具有o型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，该阀各联包括一个压力补偿器、两个三位五通换向阀和一个双向液控单向阀，各联的元件连接关系都相同，各联共用统一的进油路P、回油路T、负载反馈油路LS。根据执行器的工况需求，控制器向对应联的第一三位五通换向阀和第二三位五通换向阀一定的电信号，通过改变阀口的开度达到控制执行器的目的。本发明结合负载口独立控制技术与负载敏感技术，从而实现进回油路的独立控制，具有显著的节能效果；系统的压力补偿器兼具压力补偿和压力检测反馈功能，使得整个多路阀的结构紧凑、功能齐全。
Description
技术领域
本发明涉及一种负载口独立控制多路阀，尤其涉及一种具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀。
背景技术
多路换向阀简称多路阀，它以两个或者两个以上的换向阀为主体，集换向阀、过载阀、单向阀、制动阀和补油阀等于一体的多功能的集成阀。
但是应用在负载敏感系统中的多路阀在控制液压执行器运作时，由于进出油口面积比关系固定不变，只有一个控制自由度，因此同一时刻只能控制液压执行器一个腔的压力或流量，可控性差；工作时执行器进出口同时节流，存在不必要的压力损失；特别是在超越负载的工况下，系统常常需要设置平衡阀或者单向节流阀来稳定速度，进一步造成系统的压力损失。
为了保证流量不受负载变化干扰，多路阀中每联常设有一个压力补偿阀、一个梭阀和一个换向阀来实现压差补偿，从而造成结构冗余，控制复杂。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，可以分别同时独立控制执行器的进油口和出油口，同时具有负载敏感功能，结构紧凑，节流效果显著，提高液压系统工作效率。
为了解决上述问题，本发明一种具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，至少包括一联阀组，其中每联包括压力补偿器、第一三位五通换向阀、第二三位五通换向阀和双向液控单向阀；
其中，第一三位五通换向阀的c油口与第二三位五通换向阀的h油口分别与系统的进油路P连通，第一三位五通换向阀的b油口和第二三位五通换向阀的i油口分别与系统的回油路T连通，第一三位五通换向阀的e油口与第二三位五通换向阀的f油口并联在压力补偿器的k油口，第一三位五通换向阀的d油口与第二三位五通换向阀的g油口并联在压力补偿器的m油口，第一三位五通换向阀的a油口与双向液控单向阀中第一液控单向阀的进油口连通，第一液控单向阀的出油口与执行器的A油口连通，第二三位五通换向阀的j油口与双向液控单向阀中第二液控单向阀的进油口连通，第二液控单向阀的出油口与执行器的B油口连通；
压力补偿器的l油口与外控油口X1连接在负载反馈油路LS上；
双向液控单向阀的第一液控单向阀的控制油口X2连接在第二液控单向阀的进油路上，第二液控单向阀的控制油口X3连接在第一液控单向阀的进油路上，第一液控单向阀的泄油口L1和第二液控单向阀的泄油路L2分别与系统的回油路T连通。
进一步的，所述第一三位五通换向阀和第二三位五通换向阀结构相同，均包括五个通油口；阀芯处于中位时，与压力补偿器相连的两个油口d和e截止，与系统进油路相连的油口c截止，与第一液控单向阀进油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b互相连通，且在连通的油路上设置节流孔；
阀芯处于左位时，与压力补偿器相连的两个油口d和e截止，与系统进油路相连的油口c截止，与第一液控单向阀进油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b互相连通；
阀芯处于右位时，与压力补偿器m油口相连的油口d和与第一液控单向阀进油口相连的油口a互相连通，与压力补偿器k油口相连的油口e和与系统进油路相连的油口c互相连通，且在连通的油路上设置节流孔，与回油路T相连的油口b截止。
三位五通换向阀的阀芯处于左位时，阀口完全打开，不起节流作用；当给予三位五通换向阀较小的外控压力信号时，主阀芯开始移动，与执行器A油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b仍然互相连通，但是此时阀口开始逐渐关闭，起节流作用；当给予三位五通换向阀较大的外控压力信号时，阀芯处于右位。
当第一三位五通换向阀的右位与第二三位五通换向阀的右位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油不节流的状态；当第一三位五通换向阀的右位与第二三位五通换向阀的中位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油节流的状态；当第一三位五通换向阀的右位与第二三位五通换向阀的左位同时工作时，系统油路处于进油节流的状态，执行器进回油腔差动连接；当第一三位五通换向阀的中位与第二三位五通换向阀的右位(或中位)同时工作时，执行器的A、B油口均与油箱接通；当第一三位五通换向阀的中位与第二三位五通换向阀的左位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油节流的状态；当第一三位五通换向阀的左位与第二三位五通换向阀的右位(或中位)同时工作时，执行器的A、B油口均与油箱接通；当第一三位五通换向阀的左位与第二三位五通换向阀的左位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油不节流的状态。从而可以使执行器的进油口和出油口单独同时控制，根据不同的功能需求控制两个换向阀处于不同的位置，因此实现了负载进出油口的独立控制节流；双向液控单向阀可以使执行器在任意位置停留并承受一定的负载力，当两个换向阀均处于左位时，执行器的A、B油口与多路阀均不通，从而实现O型中位机能。
进一步的，第一三位五通换向阀和第二三位五通换向阀均为电磁比例换向阀。
通过电控方式控制两个换向阀的阀口开度以及换向，控制简单精准。
进一步的，压力补偿器为三位三通换向阀，阀芯处于中位时，连接在负载油路LS上的l油口截止，m油口与k油口连通且在连通的油路上设置节流孔；阀芯处于左位时，三个油口均互相连通，并在l油口进入的油路上设置节流孔；阀芯处于右位时，三个油口均截止。
当多路阀中某联控制的执行器压力不是系统最高负载压力时，阀芯处于中位，连接在负载油路LS上的l油口截止，m油口与k油口连通；当该联控制的执行器压力为系统最高者时，则该联的压力补偿器的阀芯推动至左位，此时该联压力补偿器的节流口全部打开，基本不起节流作用，同时主油路与LS油路之间的阀口也导通，该联执行器压力通过LS油路反馈至其它联压力补偿器的外控油口X1以及系统的泵源，其它联压力补偿器的阀芯处于中位，其他联压力补偿器的节流口开度则由所在联的执行器压力和主阀开度决定。该压力补偿器可以保证各联的主阀阀口压降近似相等，在各联执行器需求流量小于泵源最大输出流量时，泵源仅提供各联执行器所需流量，泵源压力仅比最大负载压力高出不大的恒定值；在各联执行器所需流量总和大于泵源最大输出流量时，各联流量的分配原则是阀开度之比，而与每联的负载无关，防止出现某一联压力过大造成流量失控的现象。
当该阀安装在多组执行器的液压控制系统中时，该多路阀包括两联以上阀组，各联共用统一的供油路P、回油路T以及负载反馈油路LS，且各组阀片具有相同的元件和结构连接关系，每联具有两个与液压执行器相连的输出油口。
本发明利用两个三位五通换向阀替换传统多路阀中的主换向阀，从而实现对执行器进油口和出油口的单独控制，避免重复节流造成的能量损失；负载油路上设置的压力补偿器既能够对两个换向阀进行压力补偿，同时具有负载敏感功能并反馈至负载敏感泵，使泵源流量与负载流量相匹配；由于采用了特殊结构的压力补偿器，使得多路阀整体结构紧凑，并适用于大流量的液压系统中，使用范围广泛；当两个换向阀均不得电时，双向液控单向阀可以使执行器在任意位置停留并承受一定的负载力，执行器的A、B油口与多路阀均不通，从而实现O型中位机能。
附图说明
图1是本发明单联阀组的液压原理图；
图2是本发明应用于控制单执行器的负载敏感系统液压原理图；
图中，1.液压缸，2.具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，3.第一液控单向阀，4.第二液控单向阀，5.压力补偿器，6.第一三位五通换向阀，7.第二三位五通换向阀，8.负载敏感泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的阐述。为了方便描述，将第一三位五通换向阀的左定义为左位，右定义为右位，左右两侧的换向阀镜像对称设置。
如图1所示，一种具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，至少包括一联阀组，其中每联包括压力补偿器5、第一三位五通换向阀6、第二三位五通换向阀7和双向液控单向阀；
其中，第一三位五通换向阀6的c油口与第二三位五通换向阀7的h油口分别与系统的进油路P连通，第一三位五通换向阀6的b油口和第二三位五通换向阀7的i油口分别与系统的回油路T连通，第一三位五通换向阀6的e油口与第二三位五通换向阀7的f油口并联在压力补偿器5的k油口，第一三位五通换向阀6的d油口与第二三位五通换向阀7的g油口并联在压力补偿器5的m油口，第一三位五通换向阀6的a油口与双向液控单向阀中第一液控单向阀3的进油口连通，第一液控单向阀3的出油口与执行器的A油口连通，第二三位五通换向阀7的j油口与双向液控单向阀中第二液控单向阀4的进油口连通，第二液控单向阀4的出油口与执行器的B油口连通；
压力补偿器5的l油口与外控油口X1连接在负载反馈油路LS上；
双向液控单向阀的第一液控单向阀3的控制油口X2连接在第二液控单向阀4的进油路上，第二液控单向阀4的控制油口X3连接在第一液控单向阀3的进油路上，第一液控单向阀3的泄油口L1和第二液控单向阀4的泄油路L2分别与系统的回油路T连通。
进一步的，所述第一三位五通换向阀6和第二三位五通换向阀7结构相同且对称设置，两个换向阀均包括五个通油口；以第一三位三通换向阀6为例，阀芯处于中位时，与压力补偿器5相连的两个油口d和e截止，与系统进油路相连的油口c截止，与第一液控单向阀3进油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b互相连通，且在连通的油路上设置节流孔；
阀芯处于左位时，与压力补偿器5相连的两个油口d和e截止，与系统进油路相连的油口c截止，与第一液控单向阀3进油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b互相连通；
阀芯处于右位时，与压力补偿器5的m油口相连的油口d和与第一液控单向阀3进油口相连的油口a互相连通，与压力补偿器5的k油口相连的油口e和与系统进油路相连的油口c互相连通，且在连通的油路上设置节流孔，与回油路T相连的油口b截止。
三位五通换向阀的阀芯处于左位时，阀口完全打开，不起节流作用；当给予三位五通换向阀较小的外控压力信号时，主阀芯开始移动，与执行器A油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b仍然互相连通，但是此时阀口开始逐渐关闭，起节流作用；当给予三位五通换向阀较大的外控压力信号时，阀芯处于右位。
当第一三位五通换向阀6的右位与第二三位五通换向阀7的右位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油不节流的状态；当第一三位五通换向阀6的右位与第二三位五通换向阀7的中位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油节流的状态；当第一三位五通换向阀6的右位与第二三位五通换向阀7的左位同时工作时，系统油路处于进油节流的状态，执行器进回油腔差动连接；当第一三位五通换向阀6的中位与第二三位五通换向阀7的右位(或中位)同时工作时，执行器的A、B油口均与油箱接通；当第一三位五通换向阀6的中位与第二三位五通换向阀7的左位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油节流的状态；当第一三位五通换向阀6的左位与第二三位五通换向阀7的右位(或中位)同时工作时，执行器的A、B油口均与油箱接通；当第一三位五通换向阀6的左位与第二三位五通换向阀7的左位同时工作时，系统油路处于进油节流、回油不节流的状态。从而可以使执行器的进油口和出油口单独同时控制，并根据不同的功能需求控制两个换向阀处于不同的位置，因此实现了负载进出油口的独立控制节流；双向液控单向阀可以使执行器在任意位置停留并承受一定的负载力，当两个换向阀均处于左位时，执行器的A、B油口与多路阀均不通，从而实现O型中位机能。
进一步的，第一三位五通换向阀6和第二三位五通换向阀7均为电磁比例换向阀。
通过电控方式控制两个换向阀的阀口开度以及换向，控制简单精准。
进一步的，压力补偿器5为三位三通换向阀，阀芯处于中位时，连接在负载油路LS上的l油口截止，m油口与k油口连通且在连通的油路上设置节流孔；阀芯处于左位时，三个油口均互相连通，并在l油口进入的油路上设置节流孔；阀芯处于右位时，三个油口均截止。
当所在联多路阀控制的执行器压力不是系统最高负载压力时，压力补偿器5的阀芯处于中位，连接在负载油路LS上的l油口截止，m油口与k油口连通；当所在联多路阀控制的执行器压力为系统最高者时，则该联的压力补偿器5的阀芯推动至左位，此时该联压力补偿器5的节流口全部打开，基本不起节流作用，同时主油路与LS油路之间的阀口也导通，该联执行器压力通过LS油路反馈至其它联压力补偿器的外控油口X1以及系统的泵源，其它联压力补偿器的阀芯处于中位，其他联压力补偿器的节流口开度则由所在联的执行器压力和主阀开度决定。该压力补偿器5可以保证各联的主阀阀口压降近似相等，在各联执行器需求流量小于泵源最大输出流量时，泵源仅提供各联执行器所需流量，泵源压力仅比最大负载压力高出不大的恒定值；在各联执行器所需流量总和大于泵源最大输出流量时，各联流量的分配原则是阀开度之比，而与每联的负载无关，防止出现某一联压力过大造成流量失控的现象。
当该阀安装在多组执行器的液压控制系统中时，该多路阀包括两联以上阀组，各联共用统一的供油路P、回油路T以及负载反馈油路LS，且各组阀片具有相同的元件和结构连接关系，每联具有两个与液压执行器相连的输出油口。
具体的以该多路阀中的单联阀组控制单液压缸的液压系统为例，详细描述其工作原理：
如图2所示，液压系统起动后，液压油依次通过第一三位五通换向阀6的c油口、e油口(或第二三位五通换向阀7的h油口、f油口)、压力补偿器5的k油口、m油口，再经由第一三位五通换向阀6的d油口、a油口(或第二三位五通换向阀7的g油口、j油口)、第一液控单向阀3(或第二液控单向阀4)流入液压缸进油腔，回油腔液压油通过第二三位五通换向阀7的j油口、i油口(或第一三位五通换向阀6的a油口、b油口)流入油箱；工作工程中，系统中最大的负载压力通过压力补偿器5进行压力调节，并通过负载反馈油路LS反馈至负载敏感泵9，负载敏感泵9通过感知系统的压差来自动调节排量，使泵源流量与负载流量相匹配，避免能源浪费；根据液压缸1的工况需求，外界的控制器给第一三位五通换向阀6和第二三位五通换向阀7一定的电信号，通过改变阀口的开度达到控制液压缸1速度和方向的目的。
Claims (4)
1.一种具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，至少包括一联阀组，其中每联包括压力补偿器、第一三位五通换向阀、第二三位五通换向阀和双向液控单向阀；
其中，第一三位五通换向阀的c油口与第二三位五通换向阀的h油口分别与系统的进油路P连通，第一三位五通换向阀的b油口和第二三位五通换向阀的i油口分别与系统的回油路T连通，第一三位五通换向阀的e油口与第二三位五通换向阀的f油口并联在压力补偿器的k油口，第一三位五通换向阀的d油口与第二三位五通换向阀的g油口并联在压力补偿器的m油口，第一三位五通换向阀的a油口与双向液控单向阀中第一液控单向阀的进油口连通，第一液控单向阀的出油口与执行器的A油口连通，第二三位五通换向阀的j油口与双向液控单向阀中第二液控单向阀的进油口连通，第二液控单向阀的出油口与执行器的B油口连通；
压力补偿器的l油口与外控油口X1连接在负载反馈油路LS上；
双向液控单向阀的第一液控单向阀的控制油口X2连接在第二液控单向阀的进油路上，第二液控单向阀的控制油口X3连接在第一液控单向阀的进油路上，第一液控单向阀的泄油口L1和第二液控单向阀的泄油路L2分别与系统的回油路T连通；
所述第一三位五通换向阀和第二三位五通换向阀结构相同且对称设置，均包括五个通油口；
阀芯处于中位时，与压力补偿器相连的两个油口d和e截止，与系统进油路相连的油口c截止，与第一液控单向阀进油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b互相连通，且在连通的油路上设置节流孔；
阀芯处于左位时，与压力补偿器相连的两个油口d和e截止，与系统进油路相连的油口c截止，与第一液控单向阀进油口相连的油口a和与回油路T相连的油口b互相连通；
阀芯处于右位时，与压力补偿器m油口相连的油口d和与第一液控单向阀进油口相连的油口a互相连通，与压力补偿器k油口相连的油口e和与系统进油路相连的油口c互相连通，且在连通的油路上设置节流孔，与回油路T相连的油口b截止。
2.如权利要求1所述的具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，其特征在于，第一三位五通换向阀和第二三位五通换向阀均为电磁比例换向阀。
3.如权利要求2所述的具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，其特征在于，压力补偿器为三位三通换向阀，阀芯处于中位时，连接在负载油路LS上的l油口截止，m油口与k油口连通且在连通的油路上设置节流孔；阀芯处于左位时，三个油口均互相连通，并在l油口进入的油路上设置节流孔；阀芯处于右位时，三个油口均截止。
4.如权利要求1至3任一权利要求所述的具有O型中位机能的三位五通负载口独立控制多路阀，其特征在于，该多路阀包括两联以上阀组，各联共用统一的供油路P、回油路T以及负载反馈油路LS，且各组阀片具有相同的元件和结构连接关系，每联具有两个与液压执行器相连的输出油口。
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